Prozessdetails: FermenterBio-EtOH-ZR-dLUC (Acker)-BR-2030/en

1.1 Beschreibung

Fermenter für Bio-EtOH uas Zuckerrohr in Brasilien (Sao-Paulo-Region), Daten für energieautarkes System mit Prozesswärme + Hilfsstrom aus Bagasse, alles Daten aus #1, Kosten nach #2

Data from Macedo 2004:
ethanol yield 86 l/t cane (best case: 92 l/t, i.e. 22,2% using yield of 1,96 GJ/t cane)
NCV ethanol 26,8 MJ/kg i.e. 21,3 MJ/l for density of 0,794 kg/l
NCV sugacane 8,82 MJ/kg i.e. GJ/t
i.e. yueld 1,83 GJ/t cane
20,7%

Transport to Europe:
cost estimate 25 Euro/t
NCV ethanol 7,4 MWh/t 21,3 MJ/l
3,4 Euro/MWh
0,34 c/kWh 1,2 Euro/GJ

Coelho (GEF-STAP presentation, Delhi 2005):
best new plants ethanol yield 83 l/t sugarcane
investment 60 million US$2005 for 2,16 mio t/a sugarcane plant
50 mio Euro-2005 8000 h/a operation
Inflation 2%/a --> 10% less in Euro 2000 4228602,62 GJ/a
i.e. 45 mio Euro-2000 1174611,84 MWh/a
306 Euro/kW-th 147 MW-th
angesetzt: 300 Euro/kW-th
fixed costs (O&M) 2,50% pro Jahr
i.e. 7,5 Euro/kW-th*a
sugarcane costs: 14 $/t = 11,67 Euro-2005/t = 10,5 Euro-2000/t
conversion rate Euro - $ 1,2

1.2 Referenzen

  1. Macedo, Isaías de Carvalho et al 2004: Assessment of greenhouse gas emissions in the production and use of fuel ethanol in Brazil; São Paulo: Secretaria de Meio Ambiente, March
  2. Coelho, Suani Teixeira 2005: The Brazilian experience, possibilities of replication in other developing countries, presentation at the GEF-STAP Biofuel workshop, Aug. 30, 2005, New Delhi
  3. Öko-Institut (Institut für angewandte Ökologie e.V.)/IFEU (Institut für Energie- und Umweltforschung) 2010: Nachhaltige Bioenergie: Zusammenfassender Endbericht zum F&E-Vorhaben "Entwicklung von Strategien und Nachhaltigkeitsstandards zur Zertifizierung von Biomasse für den internationalen Handel“; gefördert von BMU und UBA; FKZ 37 07 93 100; Darmstadt/Heidelberg (www.oeko.de/service/bio)
  4. Originaldokumentation von 'FermenterBio-EtOH-ZR-dLUC (Acker)-BR-2030/en'

1.3 ProBas-Anmerkungen

Kurzinfo: Datensatz aus GEMIS. Negative Werte durch Gutschriftenrechnung. Werte des Prozesses in Spalte ‚Prozess direkt’, Werte des Prozesses einschließlich Vorkette in Spalte ‚Prozess inkl. Vorkette’. Weiter…

GEMIS steht für „Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme&“; es ist ein Softwaretool des Öko-Instituts. GEMIS wurde 1987 erstmals angewendet und wird seitdem weiterentwickelt.

Die GEMIS-Datensätze beruhen - je nach Anwendung - auf unterschiedlichen Methoden; auch der zeitliche und der örtliche Bezug der Datensätze sind verschieden.

Methode bei Prozessen mit mehreren Outputs:

Zur Modellierung der Datensätze zu Multi-Output Prozessen wird in GEMIS die Methode der Systemerweiterung verwendet. Hierbei werden Datensätze, in denen jeweils alle Inputs, alle Outputs und alle Umweltaspekte eines Multi-Output Prozesses ausgewiesen sind, als „Brutto&“ bezeichnet. Durch Subtraktion von ‚Bonus’-Prozessen, die jeweils einen der Outputs auf herkömmliche Weise bereitstellen, entsteht ein Nettoprozess, in denen das substituierte Nebenprodukt als Gutschrift erscheint. Die Gutschrift ist dabei kein realer Output des Prozesses, sondern ein rechnerischer ‚Merker’.

Beispiel (s.a. Bild 1):

Multi-Output Prozess Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/brutto: Output ist 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ Wärme, der „Netto&“-Datensatz soll sich aber nur auf die Elektrizität beziehen. Durch Subtraktion des Bonusprozesses Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020 mit dem Output Wärme(0,6 TJ) entsteht der „Netto&“-Datensatz Biogas-BZ-MC-HKW-D-2020/Gas, für den als Output 1 TJ Elektrizität und 0,6 TJ ‚Gutschrift Wärme-Bonus-für-KWK (Bio)-2020 bei Wärme-Bonus-Gas-Hzg-D-2020’ angegeben werden; die Gutschrift stellt keinen Stoff- oder Energiefluss des Prozesses dar, sie ist allein rechnerisch begründet.

Bild 1: Beispiel zur GEMIS-Methode der Gutschriftsrechnung / Systemerweiterung

Transport:

Angaben zu den angesetzten Transportdistanzen werden nicht gegeben.

Abschneidekriterien:

Wasser wird in der Regel nur auf der Inputseite angegeben (etwa als Kühlwasser), auch wenn es den Prozess wieder verlässt als Abwasser.
Weitere Angaben zu angewendeten Abschneidekriterien werden nicht gegeben.

Besondere Nomenklatur:

Zahlreiche Abkürzungen für Brennstoffe aus Biomasse und entsprechende Technologien, siehe Glossar #link#.

Besonderheiten auf Datensatzebene:

Die Datensätze sind mit Vorketten-Datensätzen verknüpft, in denen die jeweils benötigten Vorprodukte, Energien und Transportleistungen erzeugt werden. Die Daten zu den Umweltaspekten werden erstens „direkt&“ (d.h., nur aus dem jeweiligen Prozess, falls dieser direkt zu Umweltaspekten beiträgt) als auch „mit Vorkette&“ (d.h., einschließlich aller vorausgehenden Prozesse) ausgewiesen.
Negative Werte für Stoffflüsse kommen in GEMIS regelmäßig vor; sie entstehen durch die Anwendung von Systemerweiterung (#link auf Systemerweiterung oben) um Multi-Output Prozesse in Single Output Prozesse umzurechnen.
Teilweise werden Aufwendungen für Produktionsmittel (Anlagen, Fahrzeuge etc.) aufgeführt (als Stoffflüsse im Input); diese sind jedoch nicht auf die funktionelle Einheit bezogen, sondern werden als absolute Werte angegeben; sie werden nur als Input und nicht als Output (Entsorgung der Betriebsmittel) angegeben.
Die durch die Herstellung dieser Produktionsmittel verursachten Umweltaspekte sind dagegen über Leistung, jährliche Auslastung und Lebensdauer auf die funktionelle Einheit bezogen

Weiterführende Hinweise und Literatur:

#1: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.2, Handbuch, Darmstadt, August 2004.
#2: Fritsche, U.R., Schmidt, K.: Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme (GEMIS), Version 4.1, Handbuch, Darmstadt, Darmstadt, Januar 2003.
#3: Fritsche, U., et al.: Stoffstromanalyse zur nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse, Verbundprojekt gefördert vom BMU im Rahmen des ZIP, Projektträger: FZ Jülich, Mai 2004, Anhangband zum Endbericht.
#4: Fritsche, U., et al.: Umweltanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme (GEMIS) Version 2.1 - erweiterter und aktualisierter Endbericht, U. Fritsche u.a., i.A. des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten (HMUEB), veröffentlicht durch HMUEB, Wiesbaden 1995

Website: http://www.gemis.de

1.4 Weitere Metadaten

Quelle Öko-Institut
Projekte WBGU-Bio ÖKO 2008
UBA/BMU Bio-global 2010
Bearbeitet durch IINAS - International Institute for Sustainability Analysis
Datensatzprüfung ja
Ortsbezug Brasilien
Zeitbezug 2030

1.5 Technische Kennwerte

Funktionelle Einheit 1 TJ Ethanol (bio)
Auslastung 8300 h/a
Brenn-/Einsatzstoff Brennstoffe-Bio-fest
gesicherte Leistung 100 %
Jahr 2030
Lebensdauer 15 a
Leistung 150 MW
Nutzungsgrad 20,7 %
Produkt Brennstoffe-Bio-flüssig
Verwendete Allokation Allokation nach Energieäquivalenten

Funktionelle Einheit ist »1 TJ Ethanol (bio)«.

Inputs - Aufwendungen für den Prozess

Input Aus Vorprozess Menge Einheit
Prozesswärme Bagasse-Kessel-BR-2000 0,3 TJ
Zuckerrohr-BR AnbauZuckerrohr-dLUC (Acker)-BR-2030 4,83 TJ

Outputs

Output Menge Einheit
Ethanol (bio) 1 TJ
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Funktionelle Einheit ist »1 TJ Ethanol (bio)«.

Ressourcen

Ressource inkl. Vorkette Einheit
Abwärme -23,5*10-12 TJ
Atomkraft 0,00708 TJ
Biomasse-Anbau 3,51 TJ
Biomasse-Anbau -22,7*10-6 kg
Biomasse-Reststoffe -0,000361 kg
Biomasse-Reststoffe 0,273 TJ
Braunkohle 0,00878 TJ
Eisen-Schrott 6,96 kg
Erdgas 0,0333 TJ
Erdgas 0,612 kg
Erdöl 0,0286 kg
Erdöl 0,0759 TJ
Erze 17,5 kg
Fe-Schrott 73,7*10-9 kg
Geothermie 25,3*10-9 TJ
Luft 1,09 kg
Mineralien 32848 kg
Müll 0,000405 TJ
NE-Schrott 0,0137 kg
Sekundärrohstoffe 0,0279 kg
Sekundärrohstoffe 46,7*10-6 TJ
Sonne -142*10-9 TJ
Steinkohle 0,0119 TJ
Wasser 80488 kg
Wasserkraft 0,000958 TJ
Wind 0,000116 TJ

Ressourcen (Aggregierte Werte, KEA, KEV, KRA)

Ressource inkl. Vorkette Einheit
KEA-andere 0,000452 TJ
KEA-erneuerbar 3,79 TJ
KEA-nichterneuerbar 0,137 TJ
KEV-andere 0,000452 TJ
KEV-erneuerbar 3,79 TJ
KEV-nichterneuerbar 0,137 TJ

Luftemissionen

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
As (Luft) 32,4*10-6 kg
Cd (Luft) 21,3*10-6 kg
CH4 13,2 kg
CO 67,6 kg
CO2 10615 kg
Cr (Luft) 30,3*10-6 kg
H2S 22,1*10-6 kg
HCl 0,337 kg
HF 0,0143 kg
HFC-125 0 kg
HFC-134 0 kg
HFC-134a 0 kg
HFC-143 0 kg
HFC-143a 0 kg
HFC-152a 0 kg
HFC-227 0 kg
HFC-23 0 kg
HFC-236 0 kg
HFC-245 0 kg
HFC-32 0 kg
HFC-43-10mee 0 kg
Hg (Luft) 24,9*10-6 kg
N2O 17,9 kg
NH3 2,93 kg
Ni (Luft) 0,000466 kg
NMVOC 3,55 kg
NOx 147 kg
PAH (Luft) 1,45*10-6 kg
Pb (Luft) 0,000139 kg
PCDD/F (Luft) 1,11*10-9 kg
Perfluoraethan 4,76*10-6 kg
Perfluorbutan 0 kg
Perfluorcyclobutan 0 kg
Perfluorhexan 0 kg
Perfluormethan 37,9*10-6 kg
Perfluorpentan 0 kg
Perfluorpropan 0 kg
SF6 0 kg
SO2 50,4 kg
Staub 27,8 kg

Luftemissionen (Aggregierte Werte, TOPP-Äquivalent, SO2-Äquivalent, inkl. Vorkette)

Luftemission inkl. Vorkette Einheit
CO2-Äquivalent 16289 kg
SO2-Äquivalent 159 kg
TOPP-Äquivalent 191 kg

Gewässereinleitungen

Gewässereinleitung inkl. Vorkette Einheit
anorg. Salze 7282 kg
AOX 3,27*10-6 kg
As (Abwasser) 3,78*10-12 kg
BSB5 0,014 kg
Cd (Abwasser) 9,24*10-12 kg
Cr (Abwasser) 9,14*10-12 kg
CSB 0,484 kg
Hg (Abwasser) 4,62*10-12 kg
Müll-atomar (hochaktiv) 0,0026 kg
N 0,00251 kg
P 42,8*10-6 kg
Pb (Abwasser) 60,3*10-12 kg

Abfälle

Abfall Menge Einheit
Abraum 18380 kg
Asche 662 kg
Produktionsabfall 34339 kg
REA-Reststoff 23,5 kg
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